Construir en una zona con sulfato en el suelo y evitar los ataques de sulfato es un verdadero desafío. La resistencia a los sulfatos de una estructura se puede lograr de varias maneras, como se explica en este artículo.
Es extremadamente importante que los ingenieros comprendan los factores a considerar durante la planificación y construcción para crear una estructura duradera y segura.
Hablemos de cosas pequeñas pero importantes que debes saber...
¿Cuáles son las fuentes de sulfatos?
El sulfato puede encontrarse en el suelo y en las aguas subterráneas. Esto puede tener las siguientes causas:
- Naturalmente
- Residuos de la industria química y minera
- Aguas residuales industriales
- Agua de mar
El sulfato en el agua de mar es bastante común; no siempre se encuentran otras fuentes;
¿Cómo se reconoce el sulfato?
El sulfato se diluye en agua, incluso si está contenido en el suelo, cuando el nivel freático entra en contacto con estos suelos.
Es una práctica común realizar estudios de suelo antes de la planificación de la construcción para determinar los parámetros del suelo y utilizar datos de diseño geotécnico para determinar el tipo de cimentación.
Pero como puede ver, no tienden a analizar el agua subterránea para garantizar que no haya materiales dañinos presentes . Durabilidad del concreto, aunque es una prueba muy importante que debe realizarse.
Los tipos de pruebas que deben realizarse con respecto al agua se analizan en el artículo Factores Diseño de la mezcla de concreto.
¿Qué es el ataque de sulfato?
El ataque de sulfato es la reacción de los iones sulfato con el hormigón y la creación de nuevas formaciones dentro del hormigón.
La combinación resultante de composiciones químicas tiende a aumentar el volumen interno del hormigón, lo que genera tensiones internas.
Estas expansiones provocan grietas, pérdida de resistencia del hormigón, pérdida de propiedades elásticas, etc.
Además, el ataque de sulfatos puede identificarse como otro tipo de daño al hormigón. La magnitud del daño depende de los niveles de sulfato a los que está expuesta la estructura.
Hay tres etapas principales del ataque de sulfatos.
- Formación de etringita
- formación de yeso
- Reacción de iones de magnesio
Formación de etringita
Es un término bastante popular que dice que el retraso en la formación de etringita en el hormigón se debe al aumento de temperatura por encima de los 70ºC. 0 C (límite general) en el proceso de hidratación.
También ocurren formaciones similares durante el ataque de sulfatos.
Veamos los puntos principales de la fundación.
- Los iones sulfato que ingresan al concreto reaccionan con el hidrato de aluminato de calcio y forman hidrato de sulfoaluminato de calcio, que también se llama etringita, 3CaO.Al 2 Ó 3 .3CaSO 4 .32H 2 Ó.
- Este material distrae y es excesivo.
- El volumen del sólido es mayor que el volumen original.
- Crecen como innumerables cristales en forma de agujas.
formación de yeso
- Los iones sulfato (SO 4 2- ) pueden reaccionar con hidróxido de calcio Ca(OH)2. El yeso también se conoce como sulfato de calcio dihidrato, CaSO. 4.2H2O .
- La formación de yeso aumenta este volumen, lo que puede provocar grietas y pérdida de propiedades elásticas.
Reacciona con iones de magnesio.
- Cuando los iones de magnesio van acompañados de sulfatos, se produce una reacción.
- Los iones de magnesio reaccionan con el hidróxido de calcio y producen brucita, también conocida como hidróxido de magnesio, Mg(OH). dos .
- Es poco soluble y la precipitación de la solución provoca un aumento del volumen de sólidos.
- Además, los iones de magnesio reaccionan con el hidrato de silicato de calcio, el principal aglutinante del hormigón endurecido, provocando la pérdida de las propiedades elásticas del hormigón.
¿Qué pasa si el sulfato ataca el concreto?
- Descalcificación
La desincrustación es la descomposición del silicato de calcio hidratado. Este es el material que mantiene el enlace principal.
Esta reacción afecta significativamente las propiedades elásticas y conduce a la pérdida de resistencia de los elementos estructurales.
- Aumentar el volumen interno
El volumen interno del hormigón aumenta a medida que el sulfato reacciona para formar etringita y yeso, que forman cristales. Esto crea tensiones de expansión interna.
- Grietas en concreto
Cuando la tensión interna excede la resistencia a la tracción del concreto, el concreto comienza a agrietarse. Es posible que estas grietas no sean visibles al principio hasta que se desarrollen en la superficie.
- Corrosión del refuerzo
La formación de grietas en la superficie puede provocar radiación del refuerzo al medio ambiente y corrosión del refuerzo.
Cómo construir una estructura permanente
Es posible diseñar una estructura que resista los ataques de sulfatos. No podemos mover la estructura a otra ubicación. En cambio, podemos diseñar y construir con las medidas de seguridad necesarias.
Estos pasos se pueden identificar en este proceso.
- Diseño de acuerdo con las disposiciones del código.
- Modificar el cemento
- Proteger la estructura desde el exterior.
Diseño de resistencia a sulfatos de acuerdo con las regulaciones del código.
Las regulaciones modernas ponen más énfasis en la durabilidad de la estructura. Existen disposiciones especiales para la selección de materiales, especialmente cemento.
Descubramos cómo lograr resistencia a los sulfatos utilizando cemento y agua.
- BS EN 1008:2002 limita el contenido de sulfato del agua de mezcla de hormigón a 2000 mg/l.
Esto se puede comprobar realizando una prueba de suelo. Se puede utilizar una prueba de agua para determinar si el valor está dentro del límite.
- Selección del contenido de cemento, calidad del hormigón, etc. basado en las condiciones de exposición
Una estructura construida en un entorno que contiene productos químicos agresivos debe cumplir varias normas de construcción.
BS 8500-1:2015+A1:2016 es el último código disponible para seleccionar el tipo de cemento según los requisitos de durabilidad.
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- Seleccione la clase de exposición al ambiente químico agresivo para el concreto (clase ACEC) de la Tabla A2 dependiendo del contenido de sulfato disponible y otros valores.
- La cobertura nominal del refuerzo se puede seleccionar de la Tabla A10. La misma tabla también se puede utilizar para determinar la clase de CC.
- Los valores límite de composición y propiedades del hormigón para cada clase de DC se pueden encontrar en la Tabla A12. La selección del valor máximo de agua-cemento, el contenido mínimo de cemento o combinación y el tipo de cemento y combinación (como se indica en la Tabla A6) se puede realizar a través de la Tabla A12.
- Además, se aplican las tablas A4 y A5, dependiendo del período de uso y otras clases de exposición.
Modificar cemento
- La Tabla A6 de BS 8500-1:2015+A1:2016 proporciona los tipos de cemento y combinación de cemento. CEM I -SR 0, CEM I -SR 3, CEM IIB+SR, CEM IIIA+SR y CEM IIIB+SR se especifican como mezclas de cemento resistentes a los sulfatos.
- Los componentes básicos de estos cementos y combinaciones de cementos se pueden modificar según sea necesario.
- El aluminato tricálcico (C 3 A) se mantiene en un nivel mínimo para reducir el grado de reacción con los iones sulfato.
Proteger la estructura desde el exterior.
- El primer paso podría ser, si es posible, la cimentación de la estructura situada por encima del nivel freático . Esto evita/minimiza el contacto del agua subterránea con la superficie del hormigón.
- El sello Para evitar que la estructura quede expuesta al ambiente externo, se puede instalar una membrana. En general, la impermeabilización está garantizada hasta por 10 años. Si la estructura lleva 50 años construida, esta solución puede no ser la mejor. Sin embargo, proporcionará cierta protección.
- Aplicación de revestimientos exteriores .
- Capas de víctimas de implementación. El espesor del hormigón se puede aumentar para permitir que los productos químicos penetren en la capa de sacrificio. Es posible que este método no sea aplicable a algunas estructuras, como los pilotes de fricción, donde la superficie debe ser de buena calidad para soportar la carga. Sin embargo, en otros lugares, como cimientos normales, se puede utilizar este método.
